解析數字化變電站的繼電保護措施

張鵬

摘要：本文從數字化變電站繼電保護措施與傳統變電站繼保的差別，以及數字化下繼電保護的新特點和要求入手，來解析數字化變電站的繼電保護措施，力求能夠為實踐提供一定的理論上的支持。

關鍵詞：IEC61850標準；數字化變電站；繼電保護

引言

在IEC61850標準下，隨著信息技術的發展和充分利用出現了數字化變電站。數字化變電站與以往相比有了較大的變化和發展，數字化變電站的繼電保護具有自己新的特點，當然也對于繼保手段和技術有了新的要求。

1.數字化變電站

數字化變電站是建立的基礎是IEC61850規范，它是借助現代化的網絡通信手段，整合已有資源，進行分層構建的現代化變電站。數字化變電站借助網絡技術和數字通信技術，實現了通信和管理的數字化、現代化和自動化，將不同的接口和數據信息建立在同一個通用的平臺上，極大地便利了信息交互。

在借助新型通信手段和網絡技術的條件下，數字化變電站具有了一系列以往變電站不具備的新的特點和優勢。數字化變電站改變了以往傳統變電站的一次設備管理模式，建立起了分層的、自動化的運行管理系統，實現了變電站運行管理的安全和高效。

新型的數字化變電站具有一系列的優點，這些是以往任何時期的變電站所不具備的。在數字化變電站中，數字信息利用光纖進行傳輸，信息傳遞中沒有衰減和弱化，且速率大大提高，因而其較高的性能是以往無法比擬的。

數字化下的遠程管理和交互管理大大減少了工作量，使得工作中的安全問題得到了完美解決，避免了因工作疏忽等導致的安全事故，大大提高了安全性和可靠性。

數字化的最大優點就是信息共享，數字化變電站的這一特點，使得維護和管理成本大大降低，同時又有利于環境保護。無論是經濟價值還是生態價值和社會效益都得到了大幅度提升，數字化變電站的經濟性與以往相比得到了大大的提升。

數字化變電站也有一些新的要求和亟待解決的問題。數字化變電站對于硬件設施提出了新的要求，若不能及時與之配套銜接，勢必帶來一系列后果；由于信息傳輸方式的變化，勢必導致時間上的變化，尤其在繼電保護上幾分之一甚至幾十分之一秒的時間差都會帶來嚴重的后果。

2.數字化變電站繼保特點分析

與傳統的變電站繼電保護相比，數字化變電站的繼電保護有了很大的變化。

2.1數字化保護的硬件特點

數字化變電站改變了以往傳統的變電站微機保護主要依靠微處理器為基礎的電路構成，采用了一系列全新的數據傳輸手段。數字保護主要包括光接收單元、數據處理單元、人機交互單元等。

數字化變電站的繼電保護采用了GOOSE這一通用事件，為數據的無障礙傳輸提供了物質保障。完整的配套設施實現了繼電保護的數字化、現代化和高效化。

2.2數字化保護裝置的接口特點

與傳統保護裝置的模擬輸入相比，數字化保護裝置采用了結構小巧的光收發模塊，將合并單元傳來的光信號轉換為電信號。這一全新的保護裝置接口特點，避免了模擬數據轉化中產生的誤差，大大提高了數據傳輸的精度。在利用GOOSE和光收發模塊后，使得連接方式更加靈活多樣。實際操作中可以根據實際狀況和現場的復雜程度選擇不同的連接方式，既可以采用點對點的直接通信，也可以選擇比較復雜的網絡模式通訊。

2.3信號傳輸的特點

與傳統變電站的模擬信號采集和傳輸相比，數字化變電站的信號傳輸有了較大的改變。傳統繼電保護中的信號傳輸完全采用的是利用電纜傳送模擬信號的一次傳輸，在數據傳輸上效率低、誤差大。

數字化變電站在繼電保護中的信號傳輸有了較大的進步，傳統的電纜傳輸被新型的光纖代替；用數字信號代替了模擬信號；用經過合并單元的二次信號傳輸代替了一次傳輸；用符合復雜情況和場景的網絡傳輸代替了傳統模式下的點對點的直接傳輸。從而大大提高了信號傳輸效率，避免了模擬信號傳輸中各環節產生的誤差。

2.4測試系統的特點

測試系統是變電站繼電保護中非常重要的一部分，測試系統必須符合不同的繼電保護措施的特點方能為全局服務。

數字化變電站繼電保護中GOOSE的運用，將不同的端口聯系了起來，使得數字信號能夠在不同的端口間得到自由轉換，避免了“語言不通”的現象。因而，數字化下測試系統首先具有通用性的特點。

時間問題從來都是繼電保護中必須考慮的問題，在光電傳輸中幾分之一甚至幾十分之一秒的延時都有可能導致不可估量的后果的產生。數字化變電站的繼電保護測試系統需要及時處理仿真計算、數據打包、報文發送和解析等環節，因而數字化下測試系統還具有實時性的特點。

此外，作為數字化下的繼電保護測試系統還具有同步性和測試規模的特點。也就是說，數字化繼電保護的測試系統保證了信號傳輸的同步性，使得采樣數據能夠在一個點上獲得，避免了相位和幅值產生的誤差；同時多個外接數字保護裝置，保證了足夠的信號輸入輸出通道，實現了數據傳輸的高效化，提高了精確度。

2.5簡化的特點

在借助光纖的數字化傳輸下二次接線被簡化。也就是說，在數字化模式下那種傳統的依靠互感器的二次交流回路問題被扔進了歷史的垃圾箱。應用了智能開關，沒有了直接的電聯系，可以有效避免傳統模式下的誤接線誤觸碰等安全問題，簡化了二次接線。同時GOOSE的運用，實現了信息數據在同一平臺下的共享，使得繼電保護的配置被大大簡化。

3.數字化變電站繼電保護中應注意的一些問題

3.1建立符合科學高效的數字化測試系統

為了進一步促進數字化變電站繼電保護的發展，必須建立符合技術發展要求的測試系統。數字化下的測試系統的建立需要構建相關的硬件平臺，建立基于高性能機群服務器的仿真平臺，使得完整的二次系統網絡能夠構建，從而建立起一個模擬的數字化體系。

利用已經建立的硬件平臺，建立起完整而可靠的測試模型，對裝置的實時性、同步性、整體性等進行測試，獲得第一手的完整而準確的測試結果。

3.2制定和完善系統保護配置方案

科學的方案是科學行動的先導，任何科學的行動都是在科學合理的方案的指導下進行的。變電站的繼電保護是一個事關全局的大問題，必須堅持安全第一。因此，必須使每一套裝置都可以單獨完成全站的繼電保護功能，并能夠承擔全部測控的功能職責。在主變壓器的差動保護上制定兩種以上基于不同原理的方案，使得兩套方案能夠互為備用，任何一套都可以單獨投入或者退出，以起到最大限度的保護作用。

3.3克服標準不統一的問題

雖然當前各個生產繼電保護設備的廠家都是遵循的IEC61850標準，然而由于對標準的理解把握上存在差異，其生產的設備的通用性比較差。作為廠家應當及時統一標準，作為變電站繼保部門在選購設備時也應當盡量選購能通用的設備，避免出現設備間的不適用。

3.4及時攻克技術難關

對于作為繼保技術后盾的科研部門，應當及時攻堅克難，攻克技術難關。例如當前數字化下的網絡延時問題還是制約數字化繼電保護的一個重要瓶頸；繼電保護中急需一種通用的、特殊的檢測儀器等，這些技術層面的問題必須及時予以解決。

4.結語

科技進步將變電站帶進數字化階段，基于數字化變電站與傳統變電站的區別，繼保上也應當有全新的改革方能適應這種發展。只有解決繼電保護中一系列軟件和硬件問題，并且建立科學的管理模式方能促進數字化變電站的快速健康發展。

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